موتور القایی چیست؟ | طرز کار انواع موتور القایی + کاربردها، مزایا و معایب

چکیده مطلب

شاید تاکنون در رابطه با الکتروموتور القایی شنیده باشید. آیا می دانید که منظور از این نوع موتورها چیست و برای چه مصارفی کاربرد دارند؟
مزایا و معایب این دستگاه ها کدام اند؟
چه تفاوت هایی بین موتور القایی با موتور سنکرون وجود دارند؟
در این مطلب با دشت نور همراه باشید تا علاوه بر پاسخ تمام این سوالات، انواع الکتروموتور های القایی را نیز بشناسید.

موتور القایی چیست؟

موتور القایی از انواع موتور AC می باشد. در واقع به موتوری که فقط سیم پیچی آمورتیسور دارد، موتور القایی می گویند که در اکثر موارد از نظر ساخت و ساز ساده ترین ماشین الکتریکی محسوب می شود. این نوع موتور بر اساس اصل القایی کار می کند که در آن میدان الکترومغناطیسی به روتور القا می شود که میدان مغناطیسی دوار استاتور روتور ساکن را قطع می کند.
ماشین های القایی تا حد زیادی رایج ترین نوع موتور مورد استفاده در محیط های صنعتی، تجاری یا مسکونی هستند.

مزایای الکتروموتور القایی

ساختار موتور و نحوه تامین نیروی الکتریکی به موتور القایی چندین مزیت می دهد که عبارتند از:

1. کم هزینه

   ماشین های القایی در مقایسه با موتورهای سنکرون و DC بسیار ارزان هستند که این موضوع به دلیل طراحی ساده موتور القایی است. بنابراین، این موتورها برای کاربردهایی با سرعت ثابت در مصارف صنعتی، تجاری و خانگی مورد استفاده قرار می گیرند.

2. هزینه نگهداری کم

   موتورهای القایی برخلاف موتورهای dc و موتورهای سنکرون، موتورهایی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند. به طور کلی می توان بیان کرد که ساخت این نوع دستگاه ها ساده بوده که به همین دلیل تعمیر و نگهداری آن نیز آسان می باشد.

3. سهولت کار

   کارکرد موتور القایی بسیار ساده است، زیرا به روتور اتصال الکتریکی وجود ندارد که به دلیل مقاومت کم سیم پیچ های دوار، برق و جریانی که توسط حرکت ترانسفورماتور روی روتور انجام می گردد، القا می شود. موتورهای القایی موتورهای خود راه انداز می باشند که این موضوع می تواند منجر به کاهش تلاش مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری شود.

4. تغییرات سرعت

   تغییرات سرعت موتور القایی تقریباً ثابت است. سرعت معمولاً فقط چند درصد تغییر کرده و از حالت بدون بار به بار نامی تغییر می کند.

5. گشتاور راه اندازی بالا

   گشتاور راه اندازی موتور القایی بسیار زیاد است که باعث می شود تا موتور برای عملیات هایی که بار قبل از راه اندازی موتور اعمال می شود، مفید باشد.
   موتورهای القایی 3 فاز برخلاف موتورهای سنکرون گشتاور خود راه انداز ندارند.

6. دوام

   یکی دیگر از مزایای اصلی موتورهای القایی دوام آن ها می باشد گه سبب ایده ال بودن این دستگاه ها برای بسیاری از مصارف می باشد.

انواع موتورهای القایی

به طور کلی دو نوع موتور القایی وجود دارد. این طبقه بندی بر اساس این است که موتور های القایی چه نوع منبع تغذیه ای دارند.
موتورهای القایی تک فاز و موتورهای القایی سه فاز دو نوع اصلی موتورهای القایی هستند. همانطور که از نام آنها پیدا است، یک موتور القایی تک فاز به یک منبع تغذیه AC 1 فاز و یک موتور القایی سه فاز با منبع تغذیه AC 3 فاز ارائه می شود.
هر یک از این دو نوع اصلی دارای زیرمجموعه هایی می باشند. موتور القایی تک فاز خود به 4 نوع و موتور القایی سه فاز دارای 2 نوع است. در ادامه به بررسی انواع آن ها می پردازیم:

1. انواع موتورهای القایی تک فاز

   موتورهای القایی تک فاز بر اساس نحوه ساخت و راه اندازی به چهار نوع تقسیم می شوند که عبارتند از:

   • موتورهای القایی فاز اسپلیت

     علاوه بر سیم پیچ اصلی استاتور موتور القایی تک فاز، سیم پیچ دیگری به نام سیم پیچ کمکی یا سیم پیچ راه اندازی وجود دارد. سیم پیچ کمکی و یک سوئیچ گریز از مرکز به صورت سری متصل می شوند. وظیفه این کلید قطع کردن سیم پیچ کمکی از مدار اصلی در زمانی است که دور موتور به سرعت 75 تا 80 درصد سرعت سنکرون برسد.
     همانطور که ممکن است بدانید، سیم پیچ در حال اجرا القایی است، اما ما باید اختلاف فاز بین دو سیم پیچ ایجاد کنیم. این در صورتی امکان پذیر است که سیم پیچ، راه اندازی مقاومت بالایی داشته باشد.
     جریان اصلی و راه انداز در این دستگاه ها تقسیم شده و از هم جدا می شوند.
     بنابراین، این موتور نام خود را به عنوان یک موتور القایی تک فاز تقسیم کرد.
     این نوع موتور دارای جریان راه اندازی کم و گشتاور راه اندازی متوسط است. بنابراین، شما می توانید این موتورها را در فن ها، دمنده ها، پمپ های سانتریفیوژ، ماشین لباسشویی، آسیاب، ماشین تراش، فن های تهویه مطبوع و غیره پیدا کنید.

   • موتورهای القایی راه اندازی خازن و استارت خازن

     اصل کار و ساخت این دو نوع موتور القایی تقریباً یکسان است. باید در نظر داشته باشید که موتورهای القایی تک فاز خود راه انداز نیستند، زیرا میدان مغناطیسی تولید شده از نوع چرخشی نمی باشد.
     موتورهای القایی برای تولید میدان مغناطیسی دوار نیاز به اختلاف فاز دارند.
     این دو نوع موتور القایی دارای گشتاور راه اندازی بالایی هستند، بنابراین در نوار نقاله ها، آسیاب ها، تهویه مطبوع، کمپرسورها و غیره استفاده می شوند.

   • موتورهای القایی قطب سایه دار

     این نوع موتور ها دارای قطب های برجسته ای می باشند که توسط حلقه مسی القایی سایه می اندازند. این قطب ها به دو نیمه نابرابر تقسیم می شوند. قسمت کوچک تر حلقه مسی را هدایت می کند و قسمت سایه دار قطب نامیده می شود.
     از آنجایی که موتورهای قطب سایه دار گشتاور راه اندازی پایینی دارند و به دلیل قیمت مناسب، این موتورها بیشتر در ابزارهای کوچک مانند سشوار، اسباب بازی، پخش کننده های ضبط، فن های کوچک، ساعت های برقی و غیره استفاده می شوند.

2. انواع موتورهای سه فاز القایی

   موتورهای سه فاز بر اساس سیم پیچی روتور خود به دو دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:

   • موتور القایی قفس سنجابی

     شکل روتور این نوع شبیه به شکل قفس سنجاب است و به همین دلیل است که این موتور به موتور القایی قفس سنجابی معروف است.
     ساخت این نوع روتور بسیار ساده است. روتور دارای یک هسته استوانه ای شکل چند لایه می باشد و همچنین دارای شکاف هایی در حاشیه بیرونی است.
     شیارها شبیه هم نیستند و از زوایایی کج می شوند. وجود شیارهای اریب به جلوگیری از قفل شدن مغناطیسی بین دندانه های استاتور و روتور کمک می کند. این شکاف ها و شکل اریب آن ها باعث عملکرد روان و کاهش صدای آن می شود.
     در این نوع روتورها حلقه لغزش یا برس وجود ندارد. از این رو ساخت این نوع موتورها ساده تر و قوی تر است.

   • موتور القایی حلقه لغزشی

     روتور در این نوع موتور ها از یک هسته استوانه ای شکل چند لایه تشکیل شده است.
     دلیل اینکه این نوع موتور القایی را لغزش رینگ می نامند، این است که پایانه های انتهایی سیم پیچ های روتور به حلقه های لغزشی متصل می شوند. بنابراین، این موتور به عنوان یک موتور القایی حلقه لغزشی شناخته می شود.

کاربردهای موتور القایی تک فاز

در کاربردهای کم مصرف و به طور گسترده در مصارف خانگی و صنعتی استفاده می شوند که برخی از آن ها عبارتند از:

• پمپ ها
• کمپرسورها
• میکسرها
• جاروبرقی های پر سرعت
• ریش تراش های برقی
• ماشین آلات حفاری

قطعات اصلی یک موتور القایی کدام اند؟

قطعات اصلی یک موتور القایی عبارتند از:

1. استاتور

   استاتور از مهره های مختلف با شکاف هایی برای حمل سیم پیچ های سه فاز تشکیل شده است. سیم پیچ ها به صورت هندسی 120 درجه از هم جدا شده اند.

2. روتور

   روتور قسمت دوار مدار الکترومغناطیسی است.

معایب الکتروموتور القایی

از معایب موتور القایی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. در سراسر وضعیت بار سبک، ضریب توان بسیار کمتر است و جریان عظیمی را می کشد. بنابراین، تلفات مس می تواند زیاد باشد که باعث کاهش راندمان در سراسر وضعیت بار سبک می شود.
2. گشتاور اولیه موتور القایی قفس سنجابی کم نیست.
3. کنترل سرعت موتور آسان نیست.
4. این موتور دارای جریان هجومی راه اندازی بالایی است که باعث کاهش ولتاژ در ابتدای زمان می شود.

تفاوت موتور سنکرون با موتور القایی یا آسنکرون

تفاوت اساسی این دو موتور در این است که سرعت روتور نسبت به سرعت استاتور برای موتورهای سنکرون برابر است، در حالی که سرعت روتور در موتورهای القایی کمتر از سرعت سنکرون آن است. به همین دلیل است که موتورهای القایی به عنوان موتورهای آسنکرون نیز شناخته می شوند.
ماهیت ناهمزمان موتورهای القایی باعث ایجاد لغزش می شود. تفاوت بین سرعت چرخش شفت و سرعت میدان مغناطیسی موتور که امکان افزایش گشتاور را فراهم می کند، می باشد. موتورهای سنکرون هیچ لغزشی را تجربه نمی کنند، زیرا استاتور و روتور همگام هستند و به منبع برق AC خارجی نیاز دارند.
موتورهای سنکرون در کاربردهایی مانند نیروگاه ها، تاسیسات تولیدی و کنترل ولتاژ در خطوط انتقال استفاده می شوند.
برخلاف موتورهای سنکرون، موتورهای القایی می توانند زمانی که برق استاتور را تامین می کنند شروع به کار کنند و نیاز به منبع تغذیه برای تحریک یا راه اندازی روتور را از بین ببرند. موتورهای القایی در فن ها و کمپرسورهای گریز از مرکز، نوار نقاله ها، ماشین های تراش و بالابرها کاربرد دارند.

سوالات متداول

1. موتور الکتریکی AC چگونه کار می کند؟

   یک موتور AC به طور خاص جریان متناوب را با استفاده از یک فرآیند القای الکترومغناطیسی به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. این موتورها از یک استاتور و روتور برای کار با جریان متناوب استفاده می کنند که استاتور ثابت می ماند و روتور در حال چرخش است.
   بسته به کاربرد، ممکن است از موتورهای AC تک فاز یا سه فاز استفاده شود. موتورهای AC سه فاز برای کاربردهایی که نیاز به تبدیل توان عمده دارند، ایده آل هستند، در حالی که برنامه هایی که نیاز به تبدیل توان کم دارند، تمایل دارند از موتورهای AC تک فاز استفاده کنند. به عنوان مثال، موتورهای AC تک فاز کاربرد گسترده ای در لوازم خانگی و تجاری دارند.

2. الکتروموتور آسنکرون قفسه سنجابی چه مزیت هایی دارد؟

   این نوع موتورها با مزیت های زیر همراه می باشند:
   • قیمت بسیار مناسب و طراحی ساده ای دارند که سبب کاربرد بی نظیر آن ها در بسیاری از صنایع شده است.
   • این دینام در بارهای متفاوت، معمولا دارای سرعت گردش ثابتی می باشد.
   • تغییر بار سبب متوقف شدن آن نمی شود.
   • ضریب قدرت بسیار بهتری نسبت به الکتروموتورهای سیم پیچی شده دارند.

3. آیا الکتروموتور آسنکرون قفسه سنجابی نقطه ضعفی دارد؟

   می توان نقاط ضعف زیر را برای این نوع دستگاه ها در نظر گرفت:
   • با استفاده از روش کاهش ولتاژ، امکان تغییر دور آن ها وجود ندارد و باید از دستگاه AC Drive استفاده گردد.
   • این نوع الکتروموتور ها نسبت به تغییرات ولتاژ حساس می باشند و اگر ولتاژ کم شود، جریان آن ها به همان میزان افزایش پیدا می کند.
   • دارای گشتاور پایینی می باشند.

4. مزایای الکتروموتور القایی تک فاز چیست؟

   این نوع دستگاه ها در نگهداری ساده می باشند و هزینه پایینی دارند. همچنین گشتاور آن ها بالا بوده و امکان کنترل سرعت در آن ها وجود دارد.

5. معایب الکتروموتور القایی تک فاز چیست؟

   جریان راه اندازی بالا، ضریب توان پایین، گشتاور راه اندازی پایین (در قفس سنجابی) و نیازمند بودن به متد کنترلی پیشرفته از معایب این نوع دستگاه ها به شمار می روند.